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Cinemática de Mecanismos
¿Que es cinemática? Es el estudio del movimiento independientemente de
las fuerzas que lo producen. De manera más específica, la Cinemática es el
estudio de la posición, el desplazamiento, la rotación, la rapidez, la velocidad y
la aceleración y se limita, esencialmente, al estudio de la trayectoria en función
del tiempo.
¿Que es el Tiempo?
El tiempo es una magnitud física con la que medimos la duración o separación
de acontecimientos, sujetos a cambio, de los sistemas sujetos a observación
¿Qué es la trayectoria?
En cinemática, trayectoria es el lugar geométrico de las posiciones sucesivas
por las que pasa un cuerpo en su movimiento. La trayectoria depende del
sistema de referencia en el que se describa el movimiento; es decir el punto de
vista del observador.
ejemplo de
Trayectoria
Juan José Gómez Cardenas. (2007). Cinematica relativista. Mexico DF: Feynman.
Costa A., Gangi A., Glavich E., Levinas M. L., Lindman A., Onna A., Rieznik M., Sauro S. y Szapiro A. (2008). La naturaleza del tiempo. Usos y representaciones del tiempo en la historia. Biblos.
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1.1 Condición de Movimiento
En mecánica, el movimiento es un cambio de la posición de un cuerpo a lo
largo del tiempo respecto de un sistema de referencia .El estudio del
movimiento se puede realizar a través de la cinemática o a través de la
dinámica.
Condiciones del Movimiento
1. Trayectoria
2. Posición y desplazamiento
3. Velocidad y rapidez
4. Aceleración
5. Fuerza
En este caso, estudiaremos el movimiento según la cinemática, donde la fuerza
que provee el movimiento no es considera en ningún momento.
Posición y desplazamiento
Posición y desplazamiento
En mecánica clásica es perfectamente posible definir unívocamente la longitud
Lc de la trayectoria o camino recorrido por un cuerpo humano. También puede
definirse sin ambigüedad la distancia d que hay entre un punto inicial y el final
de su trayectoria.
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Velocidad y rapidez
La velocidad es una magnitud física de carácter vectorial que expresa el
desplazamiento de un objeto por unidad de tiempo.
La rapidez o también llamada celeridad es la relación entre la distancia
recorrida y el tiempo empleado en recorrerla.
La rapidez describe qué tan aprisa se desplaza un objeto; la velocidad describe
que tan aprisa lo hace y en que dirección
Ejemplo
Cuando se dice que un auto viaja a 60 km/hora se está indicando su rapidez.
Pero al decir que un auto se desplaza a 60 km/h hacia el norte se está
especificando su velocidad.
Aceleración
En física el término aceleración es una magnitud vectorial que se aplica tanto a los
aumentos como a las disminuciones de rapidez en una unidad de tiempo. Estos
pueden ser positivos o negativos.
Ejemplo de Aceleración y velocidad
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Tipos de Movimiento
Movimiento rotacional
Rotación es el movimiento de cambio de orientación de un cuerpo o un sistema de
referencia de forma que una línea (llamada eje de rotación) o un punto permanece fijo.
En ingeniería mecánica, se llama revolución a una rotación completa de una pieza
sobre su eje (como en la unidad de revoluciones por minuto), mientras que en
astronomía se usa esta misma palabra para referirse al movimiento orbital de traslación
de un cuerpo alrededor de otro (como los planetas alrededor del Sol).
Movimiento rotacional
Movimiento de Traslación
En física, la traslación es un movimiento en el cual se modifica la posición de
un objeto, en contraposición a una rotación.
Steven Weinberg, Gravitation and Cosmology: principles and applications of the
general theory of relativity, Wiley (1972)
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Movimiento Complejo
Este movimiento se caracteriza por tener una serie de movimientos rotacionales
y traslacionales. Se desprenden diferentes tipos como algunos que
mencionaremos a continuación.
Movimiento Helicoidal
El movimiento helicoidal movimiento rototraslatorio que resulta de combinar un
movimiento de rotación en torno a un eje dado con un movimiento de traslación a lo
largo de ese mismo eje; el resultado es un movimiento helicoidal.
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Movimiento rectilíneo uniforme
Un movimiento es rectilíneo cuando un móvil describe una trayectoria recta, y
es uniforme cuando su velocidad es constante en el tiempo, dado que su
aceleración es nula. Es indicado mediante el acrónimo MRU, aunque en
algunos países es MRC, que significa Movimiento Rectilíneo Constante.
Movimiento que se realiza sobre una línea recta.
Velocidad constante; implica magnitud y dirección constantes.
La magnitud de la velocidad recibe el nombre de celeridad o rapidez.
Aceleración nula.
El Movimiento Rectilíneo Uniforme es una trayectoria recta, su velocidad es constante y su aceleración es nula.
Antonio Máximo, Beatriz Alvarenga (2005). Física General. México D.F.: Oxford
University Press
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Movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
El movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (MRUA), también conocido como
movimiento rectilíneo uniformemente variado (MRUV), es aquel en el que un móvil se
desplaza sobre una trayectoria recta estando sometido a una aceleración constante.
Un ejemplo de este tipo de movimiento es el de caída libre vertical, en el cual la
aceleración interviniente, y considerada constante, es la que corresponde a la gravedad.
Evolución respecto del tiempo de la posición, de la velocidad y de la aceleración de un cuerpo sometido a
un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado
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1.3 Centros Instantáneos
Un centro instantáneo de velocidad es un punto, común a dos cuerpos en
movimiento plano, cuyo punto tiene la misma velocidad instantánea en cada
cuerpo. Los centros instantáneos, algunas veces se denominan “centros o
polos”. Debido a que se requieren dos cuerpos o eslabones para crear un
centro
instantáneo (CI), se puede predecir fácilmente la cantidad de centros
instantáneos que se esperan de un conjunto de eslabones. La fórmula
de la combinación para “n” objetos tomados “r” en cada vez
C = n (n-1) (n-2)...(n – r + 1)
r!
Para nuestro caso r = 2 y se reduce a:
C = n (n-1)/2
De la ecuación anterior se puede concluir que un eslabonamiento de 4 barras (n
= 4) tiene 6 centros
instantáneos, uno de 6 barras (n= 6) tiene 15
REGLA DE KENNEDY
Cualesquiera tres cuerpos en movimiento plano tendrán exactamente tres
centros instantáneos, y éstos se encontrarán en la misma línea recta.
Academia de Análisis Mecánico, DSM, FIME 2006
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Unidad II
Mecanismos
Conceptos básicos topológicos
Pieza
Cuando en un mecanismo se van separando cada una de las partes que lo
forman, se llega finalmente a tener una serie de partes indivisibles,
generalmente rígidas (aunque no necesariamente) llamadas
Piezas.
Eslabón (miembro)
Un conjunto de piezas unidas rígidamente entre sí, sin movimiento posible entre
ellas, se denomina eslabón o miembro
Una vez acopladas las piezas, forman un conjunto rígido, actuando, desde el
punto de vista topológico (y también cinemático y dinámico), como un solo
miembro o eslabón.
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Un eslabón es un elemento de una máquina o mecanismo que conecta a otros
elementos y que tiene movimiento relativo a ellos.
Un eslabón o miembro puede servir de soporte ,como guía de otros eslabones,
para transmitir movimientos o bien funcionar de las tres formas.
Clasificación de los eslabones
Eslabones rígidos
Están capacitados para transmitir fuerza, para jalar o empujar. A ésta
clase pertenece la mayoría de las partes metálicas de las máquinas.
Eslabones flexibles
Son los que están constituidos para ofrecer resistencia en una sola forma
(rigidez unilateral)
Eslabones que actúan a tensión. Cuerdas, bandas, cadenas
Eslabones que actúan a presión. Agua, aceite hidráulico, conducen fuerzas de
empuje.
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Definición de máquina, mecanismo y estructura
Aun cuando prácticamente todas las personas usan cotidianamente gran
número de máquinas, pocas son las que pueden definir con claridad lo
que se puede entender por máquina. Ni siquiera los especialistas en este
campo han llegado a una definición clara y única de este concepto, debido,
entre otras cosas, a su gran complejidad y a los diferentes enfoques
que se le puede dar a la propia máquina.
Así, se lee el diccionario de la Real Academia Española de la Lengua, “máquina
es cualquier artificio que sirve para aprovechar, dirigir o regular la acción de una
fuerza”.
Según Reuleaux define una máquina “como una combinación de cuerpos
resistentes de tal manera que, por medio de ellos, las fuerzas mecánicas de la
naturaleza se pueden encausar para realizar un trabajo acompañado de
movimiento determinado”.
También define un mecanismo como una combinación de cuerpos resistentes
conectados por medio de articulaciones móviles para formar una miento.”
Debido a estas diferencias, para nuestro estudio utilizaremos los siguientes
conceptos:
Una máquina es una combinación de cuerpos rígidos, conectados por medio
de articulaciones que les permiten un movimiento relativo definido y son
capaces de transmitir o transformar energía. Una máquina siempre debe ser
abastecida con energía de una fuente externa.
Su utilidad consiste en su habilidad para alterar la energía suministrada y
convertirla eficazmente para el cumplimiento de un servicio deseado.
En una máquina, los términos fuerza, momento detorsión (o par de motor),
trabajo y potencia describen los conceptos predominantes. Un motor de
combustión interna es un ejemplo de una máquina, transforma la energía de
presión del gas en trabajo mecánico entregándolo en el cigüeñal, esta máquina
transforma un tipo de energía a otro.
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Un mecanismo es una combinación de cuerpos rígidos, conectados por medio
de articulaciones
que les permiten un movimiento relativo definido, enfocado a la transformación
del movimiento.
Una estructura (como por ejemplo, una armadura o chasis) tiene por objeto ser
rígida; tal vez pueda moverse de un lado a otro y, en ese sentido es móvil, pero
carece de movilidad interna, no tiene movimientos relativos entre sus miembros
mientras que las máquinas y mecanismos lo tienen. Otros ejemplos serían
los puentes y los edificios
Mecanismo
Par cinemático
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Los eslabones pueden estar conectados unos a otros de varias maneras. El
contacto puede ocurrir sobre una superficie, a lo largo de una línea,
o en un punto. A aquellas partes de dos eslabones que están en contacto con
movimiento relativo entre ellos se les denomina pares
Clasificación de los pares
Los pares pueden clasificarse:
1.Atendiendo la superficie de contacto entre los dos miembros que constituyen
el par:
•Pares superiores o de contacto lineal o puntual (leva-varilla, cojinetes de bolas
y engranes).
•Pares inferiores o de contacto superficial (cilindro-embolo, perno-soporte), las
superficies de los eslabones son geométricamente similares.
2. Atendiendo el movimiento relativo entre sus puntos:
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De primer grado o lineal, cuando cualquier punto de uno de los eslabones
describe una línea en su movimiento relativo respecto del otro eslabón del par.
a) Par prismático: un punto P describe una línea recta.
b) Par rotación: el punto P describe una circunferencia.
c) Par helicoidal: el punto P describe una hélice
Figura 2.8 Grados de libertad de un cuerpo rígido en el espacio y formando un
par cinemático tres rotaciones y sólo dos traslaciones (una separación de 2
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respecto de 1
En la tabla 2.1 se expone una clasificación general de los pares cinemáticos,
atendiendo a sus grados de libertad.
PRIMER GRADO DE LIBERTAD
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Cualquier punto de los eslabones describe una línea en su movimiento
respecto del otro eslabón.
a) Par prismático
b) Par rotación
c) Par helicoidal
SEGUNDO GRADO DE LIBERTAD
Cunado cualquier punto de uno de los miembros describe una superficie en su
movimiento.
a) Per plano
b) Par cilíndrico
c) Par esférico
TERCER GRADO DE LIBERTAD
Cuando un punto de uno de los eslabones describe una curva elevada por
ejemplo una esfera moviéndose dentro de un tubo de igual diámetro.
Ciclo, periodo, fase y transmisión de movimiento
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Cuando las partes de un mecanismo han pasado por todas las posiciones
posibles que pueden tomar después de iniciar su movimiento desde algún
conjunto simultaneo de posiciones relativas y han regresado a sus posiciones
relativas originales, han creado un ciclo de movimiento. El tiempo requerido
para un ciclo de movimiento es el periodo, Las posiciones relativas simultáneas
de un mecanismo en un instante dado durante un ciclo determinan una
fase.
La transmisión del movimiento de un miembro a otro en un mecanismo se
realiza en tres formas:
a) contacto directo entre dos miembros, tales
como levas y seguidor o entre engranes.
b) por medio de un eslabón intermedio o biela.
c) por medio de un conector flexible como una banda o
una cadena.
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2.1 MECANISMOS
Se le llama mecanismo a los dispositivos o conjuntos de sólidos resistentes que
reciben una energía de entrada y, a través de un sistema de transmisión y
transformación de movimientos, realizan un trabajo.
MECANISMO CORREDERA
Es un mecanismo que transforma un movimiento rotacional en un movimiento
de traslación, o viceversa. El ejemplo actual más común se encuentra en el
motor de combustión interna de un automóvil, en el cual el movimiento lineal del
pistón producido por la explosión de la gasolina se trasmite a la biela y se con-
vierte en movimiento circular en el cigüeñal. (Figura 2.5)
(Figura 2.5)
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MECANISMOS DE LEVA Y SEGUIDOR
Leva
Una leva es un elemento mecánico que sirve para impulsar, por contacto
puntual o lineal, a otro elemento, llamado seguidor, para que éste desarrolle
un movimiento específico.Está sujeto a un eje por un punto que no es su
centro geométrico, sino un alzado de centro. En la mayoría de los casos es
de forma ovoide. El giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva
toque, mueva, empuje o conecte con una pieza conocida como seguidor.
Existen dos tipos de seguidores: de traslación y de rotación
Tipos de seguidores
Debe tomarse en cuenta que la varilla o seguidor, puede hacerse mover en una
línea recta o se puede pivotear para obtener un movimiento oscilatorio en
cualquiera de los tipos de la leva mencionados.
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Un mecanismo leva-seguidor consiste de dos eslabones móviles, con
coordenada generalizada para la leva y para el seguidor, que se ponen en
contacto mediante un par superior, ambos eslabones están unidos al
bastidor mediante un par inferior.
Fig. 11.1. De esta manera se obtiene un mecanismo de un grado de libertad
en el que se define una ley de dependencias entre las coordenadas que
describen el movimiento de la leva y del seguidor; esta ley recibe el nombre
de ley de desplazamiento del seguidor.
CLASIFICACIÓN DE LOS MECANISMOS LEVA SEGUIDOR
Entre las características más importantes de los mecanismos levas-
seguidor, se destaca su versatibilidad y flexibilidad para el diseño. Esto
conduce a una gran variedad de perfiles y formas, y a la necesidad d
e utilizar una terminología para diferenciarlas.
La clasificación de los mecanismos leva-seguidor puede realizarse utilizando
diferentes criterios: la geometría de la leva, la geometría del seguidor, el tipo
de cierre del par superior, la ley de desplazamiento, entre otros.
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Según la geometría de la leva
Las levas se clasifican según sus formas básicas. En la Fig. 11.2 se
presentan cuatro tipos diferentes de levas: leva de disco, leva de cuña, leva
de tambor y leva de cara. La menos común es la leva de cuña ya que
requiere de un movimiento alternativo de entrada en lugar de un movimiento
continuo y la leva más común es la leva de placa.
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De acuerdo con la geometría del seguidor
Los sistemas de leva seguidor se clasifican por la geometría del seguidor. El
seguidor de la Fig. 11.1es un seguidor de cara plana o seguidor plano, los
seguidores de la Fig. 11.2 son conocidos como seguidor de rodillo, éste es el
más común. En la Fig. 11.3. a se presenta el seguidor puntual y en la Fig.
11.3.b el seguidor curva o forma de hongo
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Mecanismo de 4 barras
Uno de los mecanismos más útiles y simple es el de cuatro barras articuladas.
La figura 3.1 ilustra uno de ellos. El eslabón 1 es el marco o base y
generalmente es el estacionario. El eslabón 2 es el motriz, el cual gira
completamente o puede oscilar. En cualquiera de los casos, el eslabón 4 oscila.
Si el eslabón 2 gira completamente, entonces el mecanismo transforma el
movimiento rotatorio en movimiento oscilatorio. Si la manivela oscila, entonces
el mecanismo multiplica el movimiento oscilatorio.
Cuando el eslabón 2 gira completamente, no hay peligro de que éste se trabe.
Sin embargo, si el 2 oscila, se debe tener cuidado de dar las dimensiones
adecuadas a los eslabones para impedir que haya puntos muertos de manera
que el mecanismo no se detenga en sus posiciones extremas.
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Unidad 3
Transmisiones Flexibles
Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir
potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Son parte
fundamental de los elementos u órganos de una máquina, muchas veces
clasificado como uno de los dos subgrupos fundamentales de estos elementos
de transmisión y elementos de sujeción.
1.1
Transmisión por correas
Se conoce como correa de transmisión a un tipo de transmisión mecánica
basado en la unión de dos o más ruedas, sujetas a un movimiento de rotación,
por medio de una cinta o correa continua, la cual abraza a las ruedas ejerciendo
fuerza de fricción suministrándoles energía desde la rueda motriz.
Es importante destacar que las correas de trasmisión basan su
funcionamiento fundamentalmente en las fuerzas de fricción, esto las diferencia
de otros medios de flexibles de transmisión mecánica, como lo son las cadenas
de transmisión y las correas dentadas las cuales se basan en la interferencia
mecánica entre los distintos elementos de la transmisión.
Las correas de transmisión son generalmente hechas de goma, y se pueden
clasificar en dos tipos: planas y trapezoidales.
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Clasificación de correas
Correas planas
correas en V (caucho o neoprene)
Estándar
Angostas
Múltiples
Hexagonales
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CARACTERÍSTICAS GENERALES
Permiten la transmisión de potencia mecánica a distancias grandes.
Menor precisión de montaje que engranajes.
Menor costo total que transmisión por engranajes.
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CORREAS - Ventajas
- Silenciosas.
- Gran variedad de dimensiones, potencias y aplicaciones.
- Gran capacidad de amortiguación de vibraciones.
- Toleran desalineación entre ejes y ejes no paralelos.(en V)
- Pueden patinar. No proveen movimiento sincronizado.
- Pueden patinar. Pueden actuar como “fusible” mecánico.
- Permiten inversión de sentido de giro y cambio de dirección de ejes (planas solamente)
Desventajas:
Relación de transmisión no constante (deslizamiento)
Grandes fuerzas en apoyos y árboles (tensado inicial)
Alargamiento de las correas
A veces se requieren dispositivos tensores
Duración de la correa afectadas por temperatura y humedad Aceite, polvo y humedad reducen el coeficiente de fricción
Correas
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Transmisión por engranajes
Se conoce con el nombre de tren de engranajes al conjunto de dos o más
ruedas dentadas que tienen en contacto sus dientes de forma que, cuando gira
una, giran las demás. Los engranajes son el medio de transmisión de potencia
más utilizado.
Al engranaje que transmite el movimiento se le denomina piñón, y al que lorecibe, rueda.
Por medio de engranajes se pueden transmitir el movimiento de dos modos, según como se dispongan los ejes;
1.Entre ejes paralelos, que pueden ser:
Engranajes entre dientes rectos.
Engranajes entre dientes helicoidales.
Engranajes entre dientes en V
Engranaje paralelo de dientes rectos
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2. Entre ejes perpendiculares, que pueden ser
Transmisión entre ejes que se cortan.
Transmisión entre ejes que se cruzan
Engranes helicoidales
1. Transmisión entre ejes paralelos.
Se utiliza para la transmisión entre ejes (o árboles) con poca separación,
siendo la forma de los piñones o ruedas dentadas, cilíndrica. Normalmente el
tallado de los dientes es sobre la superficie exterior de la rueda, aunque
también puede ser interior. Veamos los subtipos:
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Dientes Rectos
Son los más sencillos de fabricar y se utilizan en máquinas para transmitir
pequeños esfuerzos. Se emplea en maquinaria que utilice ejes cuya velocidad
no es muy elevada, ya que es un sistema ruidoso y causa vibración. Además de
producir mucho ruido, tiene el inconveniente de transmitir el esfuerzo sólo sobre
el diente que está engranado.
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Esta magnitud se mide en mm, normalmente.
• Paso circular (p):es el arco de la circunferencia primitiva limitado entre dos
flancos homólogos de dos dientes consecutivos. El paso se puede obtener
dividiendo la longitud de la circunferencia primitiva Lp entre el número de diente
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Engranajes helicoidales
Un engranaje helicoidal puede considerarse como un engranaje recto común
maquinado en un equipo de láminas delgadas donde cada una de ella ha girado
ligeramente con respecto a sus vecinas (Figura A). En la (figura B) se muestra
una transmisión por engranaje helicoidal, con los dientes del engranaje cortados
en una espiral que se envuelve alrededor de un cilindro.
Engranaje helicoidal
Ventajas
Los dientes helicoidales entran a la zona de acoplamiento progresivamente y,
por lo tanto, tienen una acción más suave que los dientes de los engranajes
rectos.
Así mismo los engranajes helicoidales tienden a ser menos ruidosos. Otra
característica positiva de los engranajes helicoidales (con relación a los
engranajes rectos) es que la carga que se transmite es un poco más grande, lo
cual implica que la vida de los engranajes helicoidales sea más larga para la
misma carga. Un engranaje helicoidal más pequeño puede transmitir la misma
carga que un engranaje recto más grande.
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Desventajas
Una desventaja de los engranajes helicoidales es que producen un empuje
lateral adicional a lo largo del eje de la flecha, el cual no se presenta en los
engranajes rectos. Este empuje lateral puede requerir de un componente
adicional, tal como un collar de empuje, cojinetes de bolas o cojinetes de
rodillos cónicos. Otra desventaja es que los engranajes helicoidales tienen una
eficiencia ligeramente más baja que los engranajes rectos.
La eficiencia depende de la carga normal total en los dientes, que es más alta
para los engranajes rectos. Aunque las capacidad de soporte de carga total es
mayor para los engranajes helicoidales, la carga se distribuye normal y
axialmente; mientras que en un engranaje recto toda la carga distribuye
normalmente.
CLASIFICACIÓN DE ENGRANAJES HELICOIDALES
De acuerdo al montaje de los engranajes helicoidales se pueden clasificar de la
siguiente manera:
a. Engranajes a ejes paralelos. b. Engranajes a ejes oblicuos. c. Engranajes a ejes perpendiculares.
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Pasos De Engranes Helicoidales
Los engranes helicoidales tienen dos pasos relacionados: uno en el plano de
rotación, y el otro en un plano normal al diente. Para los engranes rectos los
pasos solo se describen en términos del plano de rotación; pero existe un
paso axial adicional para los engranes helicoidales. En la (figura D) se
presentan los pasos circular y axial de los engranes helicoidales, los cuales
están relacionados por el paso circular normal.
donde = ángulo de la hélice, grados. El paso diametral normal es
(Figura D) Engrane helicoidal. a) Vista frontal; b) vista lateral.
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Engranajes cilíndricos helicoidales:
Engranaje cilíndrico helicoidal: son aquellos donde se ha creado un ángulo
entre el recorrido de los dientes con respecto al eje axial con el fin se asegura
una entrada más progresiva del contacto entre dientes y dientes, reduciendo el
ruido de funcionamiento y aumentado la resistencia de los dientes de
engranaje.
Aplicación: constituyen los engranajes mayormente utilizados en la actualidad
en aplicaciones donde es necesario la transmisión entre ejes paralelos a altas
velocidades .Ej: caja reductora de automóviles
Desventajas: la principal desventaja frente a los engranajes cilíndricos rectos
es la generación de fuerzas axiales debido al ángulo de su hélice. Estas se
pueden compensar mediante la utilización de rodamientos especiales (para
torques bajos) y de engranajes opuestas en el mismo eje o engranaje bi-
helicoidales (para torques altos)
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Engranajes cónicos helicoidales
Engranajes cónico helicoidales: son utilizados para efectuar una reducción de
velocidad con ejes de 90 grados (perpendiculares).Se diferencia de los cónico
rectos en que los dientes no recorren un sentido radial al centro del eje del
engranaje .Presentan una mayor superficie de contacto entre piñón (engranaje
más pequeño) y una corona (engranaje con mayor numero de dientes) ya que
más de un diente hace contacto a la vez. Este ultimo ayuda a un
funcionamiento relativamente más silencioso.
Precaución
Los engranajes cónicos requieren mucho cuidado en el montaje, así como se
recomienda siempre el reemplazo de ambos engranajes (piñón y corona),
debido a que son más sensibles a errores de contactos en los dientes que otros
engranajes.
Aplicación: virtualmente todas las transmisiones posteriores de camiones y
automóviles fabricados en la actualidad
Tornillo sin fin
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Transmisión por cadena
Las cadenas de transmisión son la mejor opción para aplicaciones donde se
quiera transmitir grandes pares de fuerza y donde los ejes de transmisión se
muevan en un rango de velocidades de giro entre medias y bajas.
Transmisión por cadena
Las transmisiones por cadenas son transmisiones robustas, que permiten
trabajar en condiciones ambientales adversas y con temperaturas elevadas,
aunque requieren de lubricación. Además proporcionan una relación de
transmisión fija entre las velocidades y ángulo de giro de los ejes de entrada y
salida, lo que permite su aplicación en automoción y maquinaria en general que
lo requiera.
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Según su función a desarrollar, las cadenas se dividen en los siguientes tipos:
• Cadenas de transmisión de potencia: cuya aplicación es transmitir la
potencia entre ejes que giran a unas determinadas velocidades.
• Cadenas de manutención: o también llamadas cadenas transportadoras.
Son un tipo de cadenas que gracias a una geometría específica de sus
eslabones o enlaces le permiten desempeñar una función de transporte o
arrastre de material.
• Cadenas de carga: o también llamadas de bancos de fuerzas. Son cadenas
que permiten transmitir grandes cargas, y son usadas, por ejemplo, para elevar
grandes pesos , o accionar bancos de fuerza, entre otros usos.
Tipos de cadenas
Según la geometría que presenten los eslabones o enlaces que conforman las
cadenas, y dentro de la división entre cadenas de transmisión de potencia, de
manutención y de carga, éstas pueden ser a su vez de diversos tipos, como se
expone a continuación:
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- Cadenas de transmisión de potencia:
Figura 2. Cadena de casquillos fijos
En el tipo anterior de cadenas de casquillos fijos, el casquillo no rota ni gira
respecto a las placas interiores de la cadena.
Figura 3. Cadena de bujes
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En las cadenas de rodillos se monta un rodillo cilíndrico adicional montado
sobre el casquillo de la cadena. Los rodillos se montan sueltos, de manera que
pueden girar libremente sobre el casquillo. Esto mejora el rozamiento entre la
cadena y la rueda dentada sobre la que engrana.
Figura 4. Cadena de rodillos
-Cadenas de manutención y transportadoras:
Figura 7. Tipos de Cadenas de Manutención
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- Cadenas de carga:
La misión principal de las cadenas de carga es la de poder transmitir elevados
niveles de esfuerzos. Para ello debe disponer de una mayor sección resistente
que las cadenas de transmisión normales. Esto se consigue añadiendo más
placas que unan los eslabones de la cadena.
A continuación se incluyen algunos tipos de cadenas de carga.
Figura 8. Tipos de Cadenas de Carga
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Análisis cinemático
En toda cadena de transmisión, cada vez que se produce el engrane de un
eslabón con la rueda dentada, se produce una variación tanto en la trayectoria
como la velocidad del eslabón. Es lo que se conoce como "efecto poligonal".
Figura 9. Movimiento de la cadena sobre la rueda dentada
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En la figura anterior b, B representan puntos pertenecientes a la rueda y a la
cadena respectivamente, ω es la velocidad angular a la que gira la rueda
dentada y Dp es su diámetro primitivo.La velocidad lineal de la rueda (vb) viene
expresada en función de su velocidad angular de giro (ω) y su diámetro
primitivo (Dp) como,
Dp · ω
vb =
2
Por otro lado, y debido al llamado efecto poligonal, la proyección horizontal de
la velocidad del punto B de la cadena (vBx) varía a lo largo del arco de engrane.
Esta variación de la velocidad horizontal de la cadena se hace menor conforme
aumenta el número de dientes (z) de la rueda.
En efecto, si aumenta el número de dientes (z) de la rueda, el ángulo a entre
dientes disminuye, por lo que la geometría poligonal tiende a semejarse a una
circunferencia, y el llamado efecto poligonal se atenúa por lo que la variación
horizontal de la velocidad de la cadena (vBx) a lo largo del arco de engrane se
hace menor.
No obstante, el número de dientes de la rueda no puede aumentar en demasía,
dado que esto supone que la altura de los mismos se hace más pequeña y la
posibilidad de desengranar la cadena, es decir, que se salga la cadena de la
rueda dentada, será mayor.
Tabla A. Número de dientes, z
Piñón o rueda menor 17 - 19 - 21 - 23 - 25
Rueda mayor 38 - 57 - 76 - 95 - 114
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Cinemática del Mecanismo Biela – Manivela – Seguidor
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Funcionamiento y aplicaciones del mecanismo Leva – Seguidor
47
Zzxz
Zxzdsad
asasaxxxxxxxx
Cinemática y Dinámica del mecanismo Leva – Seguidor
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Funcionamiento de mecanismo de barras.
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Unidad 3
Funcionalidad de transmisiones flexibles
50
Calculo de las transmisiones flexibles
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Funcionalidad y aplicación de las transmisiones rigidas
52
Calculo de la relación de transmisiones rigidas
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Juntas de transmisión
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Medidas de seguridad y mantenimiento en transmisiones
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